(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
柔軟性を有する伝熱シートを備え、温調機構を有する載置台に載置された基板の外周を囲い、且つ前記伝熱シートを介して前記載置台と接触するフォーカスリングであって、
前記伝熱シートは、前記載置台と接触する接触面と、該接触面に形成された付着防止層とを有し、
前記付着防止層は、前記接触面に照射された紫外線によって硬化した前記伝熱シートの一部からなることを特徴とするフォーカスリング。
【請求項２】
柔軟性を有する伝熱シートを備え、温調機構を有する載置台に載置された基板の外周を囲い、且つ前記伝熱シートを介して前記載置台と接触するフォーカスリングであって、
前記伝熱シートは、前記載置台と接触する接触面と、該接触面に形成された付着防止層とを有し、
前記付着防止層は、前記接触面に剥離性伝熱粒状体を有することを特徴とするフォーカスリング。
【請求項３】
前記剥離性伝熱粒状体は、窒化硼素又は黒鉛からなることを特徴とする請求項２記載のフォーカスリング。
【請求項４】
柔軟性を有する伝熱シートを備え、温調機構を有する載置台に載置された基板の外周を囲い、且つ前記伝熱シートを介して前記載置台と接触するフォーカスリングであって、
前記伝熱シートは、前記載置台と接触する接触面と、該接触面に形成された付着防止層とを有し、
前記付着防止層は、剥離性伝熱粒状体を含み、且つ前記接触面に照射された紫外線によって硬化した前記伝熱シートの一部からなることを特徴とするフォーカスリング。
【請求項５】
前記伝熱シートは環状を呈し、前記接触面において少なくとも内周から外周への径方向に沿って該内周から１ｍｍ以内の範囲には前記付着防止層が形成されないことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載のフォーカスリング。
【請求項６】
前記径方向に関する前記付着防止層の幅は、前記径方向に関する前記接触面の幅の５０％以上であることを特徴とする請求項５記載のフォーカスリング。
【請求項７】
前記付着防止層は、波長１２０ｎｍ〜４００ｎｍの紫外線を、照度が１ｍＷ／ｃｍ２〜１０００ｍＷ／ｃｍ２の範囲で積算照射量が１０ｍＪ／ｃｍ２〜１００００００ｍＪ／ｃｍ２の範囲になるように照射して形成されることを特徴とする請求項１または４乃至６いずれか１項に記載のフォーカスリング。
【請求項８】
柔軟性を有する伝熱シートを備え、温調機構を有する載置台に載置された基板の外周を囲い、且つ前記伝熱シートを介して前記載置台と接触するフォーカスリングの製造方法であって、
前記伝熱シートの前記載置台と接触する接触面に紫外線を照射して前記伝熱シートの一部を硬化させて付着防止層を形成することを特徴とする製造方法。
【請求項９】
柔軟性を有する伝熱シートを備え、温調機構を有する載置台に載置された基板の外周を囲い、且つ前記伝熱シートを介して前記載置台と接触するフォーカスリングの製造方法であって、
前記伝熱シートの前記載置台と接触する接触面に剥離性伝熱粒状体を分布させて付着防止層を形成することを特徴とする製造方法。
【請求項１０】
前記剥離性伝熱粒状体は、前記接触面に噴霧によって吹き付けられることを特徴とする請求項９記載のフォーカスリングの製造方法。
【請求項１１】
ゾル状の硬化性材料に前記剥離性伝熱粒状体を混入し、該硬化性材料を前記接触面に塗布して前記付着防止層を形成することを特徴とする請求項９記載のフォーカスリングの製造方法。
【請求項１２】
前記接触面に前記剥離性伝熱粒状体を分布させた後、該接触面に紫外線を照射して前記伝熱シートの一部が前記剥離性伝熱粒状体を含むように、前記伝熱シートの一部を硬化させて付着防止層を形成する請求項９記載のフォーカスリングの製造方法。
【請求項１３】
被処理体にプラズマ処理を施すチャンバと、
前記チャンバの内部に設けられて前記被処理体が載置される載置台と、
前記載置された被処理体を囲うように前記載置台に載置され、且つ伝熱シートを介して前記載置台と接触するフォーカスリングとを備えるプラズマ処理装置において、
前記伝熱シートは、前記載置台と接触する接触面と、該接触面に形成された付着防止層とを有し、
前記付着防止層は、前記接触面に照射された紫外線によって硬化した前記伝熱シートの一部からなることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１４】
被処理体にプラズマ処理を施すチャンバと、
前記チャンバの内部に設けられて前記被処理体が載置される載置台と、
前記載置された被処理体を囲うように前記載置台に載置され、且つ伝熱シートを介して前記載置台と接触するフォーカスリングとを備えるプラズマ処理装置において、
前記伝熱シートは、前記載置台と接触する接触面と、該接触面に形成された付着防止層とを有し、
前記付着防止層は、前記接触面に剥離性伝熱粒状体を有することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１５】
前記剥離性伝熱粒状体は、窒化硼素又は黒鉛からなることを特徴とする請求項１４記載のプラズマ処理装置。
【請求項１６】
被処理体にプラズマ処理を施すチャンバと、
前記チャンバの内部に設けられて前記被処理体が載置される載置台と、
前記載置された被処理体を囲うように前記載置台に載置され、且つ伝熱シートを介して前記載置台と接触するフォーカスリングとを備えるプラズマ処理装置において、
前記伝熱シートは、前記載置台と接触する接触面と、該接触面に形成された付着防止層とを有し、
前記付着防止層は、剥離性伝熱粒状体を含み、且つ前記接触面に照射された紫外線によって硬化した前記伝熱シートの一部からなることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１７】
前記伝熱シートは環状を呈し、前記接触面において少なくとも内周から外周への径方向に沿って該内周から１ｍｍ以内の範囲には前記付着防止層が形成されないことを特徴とする請求項１３乃至１６のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１８】
前記径方向に関する前記付着防止層の幅は、前記径方向に関する前記接触面の幅の５０％以上であることを特徴とする請求項１７記載のプラズマ処理装置。
【請求項１９】
前記伝熱シートのアスカーＣ硬度が３〜６０の範囲にあることを特徴とする請求項１３乃至１８のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項２０】
前記伝熱シートの２５℃の貯蔵弾性率が０．５〜１０ＭＰａの範囲にあることを特徴とする請求項１３乃至１９のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項２１】
波長１２０ｎｍ〜４００ｎｍの紫外線を、照度が１ｍＷ／ｃｍ２〜１０００ｍＷ／ｃｍ２の範囲で積算照射量が１０ｍＪ／ｃｍ２〜１００００００ｍＪ／ｃｍ２の範囲になるように照射して形成された付着防止層を有することを特徴とする請求項１３及び１６乃至２０のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォーカスリング、その製造方法及びプラズマ処理装置に関し、特に、伝熱シートを介して載置台に接触するフォーカスリング、その製造方法及びプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板としてのウエハにプラズマ処理、例えばエッチング処理を施す場合、ウエハの各部位におけるエッチングレートはそれぞれ各部位の温度の影響を受けるため、エッチング処理中においてウエハの全表面の温度を均一に保つことが要求されている。
【０００３】
ウエハにエッチング処理を施す基板処理装置は、ウエハを収容する減圧可能なチャンバと、該チャンバ内に配置されてウエハを載置する載置台（サセプタ）とを備える。減圧されたチャンバ内にはプラズマが発生し、該プラズマがウエハをエッチングする。
【０００４】
サセプタは円柱状を呈し、その頂部にウエハを載置する。また、サセプタには、該サセプタに載置されたウエハの外周を囲うフォーカスリングが載置される。フォーカスリングはウエハとほぼ同材質からなり、ウエハの上方に生じるプラズマの分布域をウエハ上だけでなく該フォーカスリング上まで拡大させて、ウエハの全面に施されるエッチング処理の均一性を確保する。
【０００５】
ウエハにエッチング処理が施される際、ウエハはプラズマから熱を受けて温度が変動する。ウエハの温度はウエハの上方に存在するプラズマ中のラジカルの分布、及びウエハとラジカルの反応に影響を与えるため、同一ロット中にウエハの温度が変動すると、同一ロット内の複数のウエハに均一なエッチング処理を施すことが困難である。そこで、サセプタは温調機構を有し、同一ロットのウエハのエッチング処理において温調機構によってウエハを冷却し、各ウエハの温度を所望の温度に調整する。
【０００６】
ところで、ウエハにエッチング処理が施される際、フォーカスリングもプラズマから熱を受けて温度が変動する。フォーカスリングの温度が変動した場合、ウエハの周縁部の温度がフォーカスリングの温度変動の影響を受けて変動するため、同一ロットのウエハのエッチング処理においてフォーカスリングの温度もサセプタの温調機構によって所望の温度に調整する必要がある。ところが、フォーカスリングはサセプタに載置されるのみなので、フォーカスリング及びサセプタの密着度は低く、これらの間に微小な隙間が生じるため、フォーカスリング及びサセプタの熱伝達効率は低い。その結果、フォーカスリングを所望の温度に調整するのは困難である。
【０００７】
これに対応して、近年、フォーカスリング及びサセプタの熱伝達効率を改善し、サセプタの温調機構によってフォーカスリングを積極的に温調する手法が本出願人によって開発されている（例えば、特許文献１参照。）。この手法では、フォーカスリング及びサセプタの間に伝熱シートを配置して熱伝達効率を改善する。
【０００８】
伝熱シートは、変形してフォーカスリング及びサセプタの微小な隙間を埋めるために主として柔軟性のある耐熱性材料、例えば、耐熱性シリコンゴムからなり、伝熱性を向上させるためにフィラー、例えば、アルミナの粒状体が混入されている。
【０００９】
フォーカスリングは、プラズマによるエッチング処理を行う毎に該プラズマによって微少量ずつエッチングされて消耗し、エッチング処理の累積時間が５００時間を超える頃には機能を維持するのが困難なほど消耗する。したがって、エッチング処理の累積時間が５００時間を超える度にフォーカスリングを交換する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−１６１２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、フォーカスリングの表面は切削加工によって滑らかに形成されているのに対して、サセプタの表面は溶射されたセラミック（例えば、アルミナやイットリア）によって覆われているため、面粗度が大きい。また、伝熱シートは柔軟性があるため、面粗度の大きな面に付着しやすい。したがって、フォーカスリングを交換するために該フォーカスリングをサセプタから離脱させると、伝熱シートの一部がサセプタに付着したまま残ることがある。
【００１２】
サセプタに付着したまま残った伝熱シートは何かの拍子でサセプタから剥がれ、異物としてウエハに付着する可能性があるため、サセプタに付着したまま残った伝熱シートをフォーカスリングの交換の際に除去する必要がある。
【００１３】
ここで、サセプタはチャンバ内から取り出すことが困難であるため、サセプタがチャンバ内に配置されたままの状態で伝熱シートを除去する必要があり、手間がかかる上完全に除去するのは困難である。
【００１４】
本発明の目的は、伝熱シートの一部が載置台に付着したまま残るのを防止することができるフォーカスリング、その製造方法及びプラズマ処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するために、請求項１記載のフォーカスリングは、柔軟性を有する伝熱シートを備え、温調機構を有する載置台に載置された基板の外周を囲い、且つ前記伝熱シートを介して前記載置台と接触するフォーカスリングであって、前記伝熱シートは、前記載置台と接触する接触面と、該接触面に形成された付着防止層とを有し、前記付着防止層は、前記接触面に照射された紫外線によって硬化した前記伝熱シートの一部からなることを特徴とする。
【００１７】
上記目的を達成するために、請求項２記載のフォーカスリングは、柔軟性を有する伝熱シートを備え、温調機構を有する載置台に載置された基板の外周を囲い、且つ前記伝熱シートを介して前記載置台と接触するフォーカスリングであって、前記伝熱シートは、前記載置台と接触する接触面と、該接触面に形成された付着防止層とを有し、前記付着防止層は、前記接触面に剥離性伝熱粒状体を有することを特徴とする。
【００１８】
請求項３記載のフォーカスリングは、請求項２記載のフォーカスリングにおいて、前記剥離性伝熱粒状体は、窒化硼素又は黒鉛からなることを特徴とする。
【００１９】
上記目的を達成するために、請求項４記載のフォーカスリングは、柔軟性を有する伝熱シートを備え、温調機構を有する載置台に載置された基板の外周を囲い、且つ前記伝熱シートを介して前記載置台と接触するフォーカスリングであって、前記伝熱シートは、前記載置台と接触する接触面と、該接触面に形成された付着防止層とを有し、前記付着防止層は、剥離性伝熱粒状体を含み、且つ前記接触面に照射された紫外線によって硬化した前記伝熱シートの一部からなることを特徴とする。
【００２０】
請求項５記載のフォーカスリングは、請求項２乃至４のいずれか１項に記載のフォーカスリングにおいて、前記伝熱シートは環状を呈し、前記接触面において少なくとも内周から外周への径方向に沿って該内周から１ｍｍ以内の範囲には前記付着防止層が形成されないことを特徴とする。
【００２１】
請求項６記載のフォーカスリングは、請求項５記載のフォーカスリングにおいて、前記径方向に関する前記付着防止層の幅は、前記径方向に関する前記接触面の幅の５０％以上であることを特徴とする。
【００２４】
請求項７記載のフォーカスリングは、請求項１または４乃至６いずれか１項に記載のフォーカスリングにおいて、波長１２０ｎｍ〜４００ｎｍの紫外線を、照度が１ｍＷ／ｃｍ２〜１０００ｍＷ／ｃｍ２の範囲で積算照射量が１０ｍＪ／ｃｍ２〜１００００００ｍＪ／ｃｍ２の範囲になるように照射して形成された付着防止層を有することを特徴とする。
【００２５】
上記目的を達成するために、請求項８記載のフォーカスリングの製造方法は、柔軟性を有する伝熱シートを備え、温調機構を有する載置台に載置された基板の外周を囲い、且つ前記伝熱シートを介して前記載置台と接触するフォーカスリングの製造方法であって、前記伝熱シートの前記載置台と接触する接触面に紫外線を照射して前記伝熱シートの一部を硬化させて付着防止層を形成することを特徴とする。
【００２６】
上記目的を達成するために、請求項９記載のフォーカスリングの製造方法は、柔軟性を有する伝熱シートを備え、温調機構を有する載置台に載置された基板の外周を囲い、且つ前記伝熱シートを介して前記載置台と接触するフォーカスリングの製造方法であって、前記伝熱シートの前記載置台と接触する接触面に多数の剥離性伝熱粒状体を分布させて付着防止層を形成することを特徴とする。
【００２７】
請求項１０記載のフォーカスリングの製造方法は、請求項９記載のフォーカスリングの製造方法において、前記多数の剥離性伝熱粒状体は、前記接触面に噴霧によって吹き付けられることを特徴とする。
【００２８】
請求項１１記載のフォーカスリングの製造方法は、請求項９記載のフォーカスリングの製造方法において、ゾル状の硬化性材料に前記多数の剥離性伝熱粒状体を混入し、該硬化性材料を前記接触面に塗布して前記付着防止層を形成することを特徴とする。
【００２９】
請求項１２記載のフォーカスリングの製造方法は、請求項９記載のフォーカスリングの製造方法において、前記接触面に前記多数の剥離性伝熱粒状体を分布させた後、該接触面に紫外線を照射して前記伝熱シートの一部が前記多数の剥離性伝熱粒状体を含むように、前記伝熱シートの一部を硬化させて付着防止層を形成する。
上記目的を達成するために、請求項１３記載のプラズマ処理装置は、被処理体にプラズマ処理を施すチャンバと、前記チャンバの内部に設けられて前記被処理体が載置される載置台と、前記載置された被処理体を囲うように前記載置台に載置され、且つ伝熱シートを介して前記載置台と接触するフォーカスリングとを備えるプラズマ処理装置において、前記伝熱シートは、前記載置台と接触する接触面と、該接触面に形成された付着防止層とを有し、前記付着防止層は、前記接触面に照射された紫外線によって硬化した前記伝熱シートの一部からなることを特徴とする。
上記目的を達成するために、請求項１４記載のプラズマ処理装置は、被処理体にプラズマ処理を施すチャンバと、前記チャンバの内部に設けられて前記被処理体が載置される載置台と、前記載置された被処理体を囲うように前記載置台に載置され、且つ伝熱シートを介して前記載置台と接触するフォーカスリングとを備えるプラズマ処理装置において、前記伝熱シートは、前記載置台と接触する接触面と、該接触面に形成された付着防止層とを有し、前記付着防止層は、前記接触面に剥離性伝熱粒状体を有することを特徴とする。
請求項１５記載のプラズマ処理装置は、請求項１４記載のプラズマ処理装置において、前記剥離性伝熱粒状体は、窒化硼素又は黒鉛からなることを特徴とする。
上記目的を達成するために、請求項１６記載のプラズマ処理装置は、被処理体にプラズマ処理を施すチャンバと、前記チャンバの内部に設けられて前記被処理体が載置される載置台と、前記載置された被処理体を囲うように前記載置台に載置され、且つ伝熱シートを介して前記載置台と接触するフォーカスリングとを備えるプラズマ処理装置において、前記伝熱シートは、前記載置台と接触する接触面と、該接触面に形成された付着防止層とを有し、前記付着防止層は、剥離性伝熱粒状体を含み、且つ前記接触面に照射された紫外線によって硬化した前記伝熱シートの一部からなることを特徴とする。
請求項１７記載のプラズマ処理装置は、請求項１３乃至１６のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置において、前記伝熱シートは環状を呈し、前記接触面において少なくとも内周から外周への径方向に沿って該内周から１ｍｍ以内の範囲には前記付着防止層が形成されないことを特徴とする。
請求項１８記載のプラズマ処理装置は、請求項１７記載のプラズマ処理装置において、前記径方向に関する前記付着防止層の幅は、前記径方向に関する前記接触面の幅の５０％以上であることを特徴とする。
請求項１９記載のプラズマ処理装置は、請求項１３乃至１８のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置において、前記伝熱シートのアスカーＣ硬度が３〜６０の範囲にあることを特徴とする。
請求項２０記載のプラズマ処理装置は、請求項１３乃至１９のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置において、前記伝熱シートの２５℃の貯蔵弾性率が０．５〜１０ＭＰａの範囲にあることを特徴とする。
請求項２１記載のプラズマ処理装置は、請求項１３及び１６乃至２０のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置において、波長１２０ｎｍ〜４００ｎｍの紫外線を、照度が１ｍＷ／ｃｍ２〜１０００ｍＷ／ｃｍ２の範囲で積算照射量が１０ｍＪ／ｃｍ２〜１００００００ｍＪ／ｃｍ２の範囲になるように照射して形成された付着防止層を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、伝熱シートは載置台と接触する接触面に形成された付着防止層を有するので、伝熱シートが載置台に付着するのを防止することができ、もって、フォーカスリングを載置台から離脱させる際、伝熱シートの一部が載置台に付着したまま残るのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るフォーカスリングを備えるプラズマ処理装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図２】図１のプラズマ処理装置におけるフォーカスリング、伝熱シート及びフォーカスリング載置面の近傍の構成を概略的に示す拡大断面図である。
【図３】本実施の形態における疑似伝熱シートの付着防止実験の結果を示す図であり、図３（Ａ）は、比較例１におけるフォーカスリングに対応する部材の疑似伝熱シートの残存状態を示し、図３（Ｂ）は、比較例１におけるサセプタに対応する部材への疑似伝熱シートの付着状態を示し、図３（Ｃ）は、実施例１におけるフォーカスリングに対応する部材の疑似伝熱シートの残存状態を示し、図３（Ｄ）は、実施例１におけるサセプタに対応する部材への疑似伝熱シートの付着状態を示す。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るフォーカスリング、伝熱シート及びフォーカスリング載置面の近傍の構成を概略的に示す拡大断面図である。
【図５】本実施の形態における疑似伝熱シートの付着防止実験の結果を示す図であり、図５（Ａ）は、比較例２におけるフォーカスリングに対応する部材の疑似伝熱シートの残存状態を示し、図５（Ｂ）は、比較例２におけるサセプタに対応する部材への疑似伝熱シートの付着状態を示し、図５（Ｃ）は、実施例２におけるフォーカスリングに対応する部材の疑似伝熱シートの残存状態を示し、図５（Ｄ）は、実施例２におけるサセプタに対応する部材への疑似伝熱シートの付着状態を示す。
【図６】累積５００時間のプラズマエッチング処理を経験したフォーカスリングの断面図である。
【図７】付着防止層が形成された疑似伝熱シートの熱抵抗及び付着防止層が形成されていない疑似伝熱シートの熱抵抗の膜厚との関係を示すグラフである。
【図８】本発明の第３の実施の形態に係るフォーカスリング、伝熱シート及びフォーカスリング載置面の近傍の構成を概略的に示す拡大断面図である。
【図９】本実施の形態に係るフォーカスリングが有する伝熱シート及び付着防止膜の形成方法を説明するための工程図である。
【図１０】本実施の形態に係るフォーカスリングが有する伝熱シート及び付着防止膜の形成方法の変形例を説明するための工程図である。
【図１１】本発明の第４の実施の形態に係るフォーカスリング、伝熱シート及びフォーカスリング載置面の近傍の構成を概略的に示す拡大断面図である。
【図１２】本実施の形態に係るフォーカスリングが有する伝熱シート及び付着防止膜の形成方法を説明するための工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３３】
まず、本発明の第１の実施の形態に係るフォーカスリングについて説明する。
【００３４】
図１は、本実施の形態に係るフォーカスリングを備えるプラズマ処理装置の構成を概略的に示す断面図である。本プラズマ処理装置は、基板としての半導体デバイス用のウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）にプラズマエッチング処理を施す。
【００３５】
図１において、プラズマ処理装置１０は、例えば、直径が３００ｍｍのウエハＷを収容するチャンバ１１を有し、該チャンバ１１内には半導体デバイス用のウエハＷを載置する円柱状のサセプタ１２（載置台）が配置されている。プラズマ処理装置１０では、チャンバ１１の内側壁とサセプタ１２の側面とによって側方排気路１３が形成される。この側方排気路１３の途中には排気プレート１４が配置される。
【００３６】
排気プレート１４は多数の貫通孔を有する板状部材であり、チャンバ１１内部を上部と下部に仕切る仕切り板として機能する。排気プレート１４によって仕切られたチャンバ１１内部の上部（以下、「処理室」という。）１５には後述するようにプラズマが発生する。また、チャンバ１１内部の下部（以下、「排気室（マニホールド）」という。）１６にはチャンバ１１内のガスを排出する排気管１７が接続される。排気プレート１４は処理室１５に発生するプラズマの拡散を防止又はプラズマを反射してマニホールド１６への漏洩を防止する。
【００３７】
排気管１７にはＴＭＰ（Turbo Molecular Pump）及びＤＰ（Dry Pump）（ともに図示しない）が接続され、これらのポンプはチャンバ１１内を真空引きして減圧する。具体的には、ＤＰはチャンバ１１内を大気圧から中真空状態（例えば、１．３×１０Ｐａ（０．１Ｔｏｒｒ）以下）まで減圧し、ＴＭＰはＤＰと協働してチャンバ１１内を中真空状態より低い圧力である高真空状態（例えば、１．３×１０−３Ｐａ（１．０×１０−５Ｔｏｒｒ）以下）まで減圧する。なお、チャンバ１１内の圧力はＡＰＣバルブ（図示しない）によって制御される。
【００３８】
チャンバ１１内のサセプタ１２には第１の高周波電源１８が第１の整合器１９を介して接続され、且つ第２の高周波電源２０が第２の整合器２１を介して接続されており、第１の高周波電源１８は比較的低い周波数、例えば、２ＭＨｚのイオン引き込み用の高周波電力をサセプタ１２に印加し、第２の高周波電源２０は比較的高い周波数、例えば、６０ＭＨｚのプラズマ生成用の高周波電力をサセプタ１２に印加する。これにより、サセプタ１２は電極として機能する。また、第１の整合器１９及び第２の整合器２１は、サセプタ１２からの高周波電力の反射を低減して高周波電力のサセプタ１２への印加効率を最大にする。
【００３９】
サセプタ１２の表面はプラズマに耐性を有するセラミック、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）やイットリア（Ｙ２Ｏ３）によって覆われる。また、サセプタ１２の上部は、大径の円柱の先端から小径の円柱が同心軸に沿って突出している形状を呈し、該上部には小径の円柱を囲うように段差が形成される。小径の円柱の先端には静電電極板２２を内部に有するセラミックスからなる静電チャック２３が配置される。
【００４０】
静電電極板２２には直流電源２４が接続されており、静電電極板２２に正の直流電圧が印加されると、ウエハＷにおける静電チャック２３側の面（以下、「裏面」という。）には負電位が発生して静電電極板２２及びウエハＷの裏面の間に電位差が生じ、該電位差に起因するクーロン力又はジョンソン・ラーベック力により、ウエハＷは静電チャック２３に吸着保持される。
【００４１】
サセプタ１２の上部には、静電チャック２３に吸着保持されたウエハＷを囲うように、フォーカスリング２５がサセプタ１２の上部における段差へ載置される。フォーカスリング２５はシリコン（Ｓｉ）や炭化硅素（ＳｉＣ）等によって構成される。すなわち、フォーカスリング２５は半導電体からなるので、プラズマの分布域をウエハＷ上だけでなく該フォーカスリング２５上まで拡大してウエハＷの周縁部上におけるプラズマの密度を該ウエハＷの中央部上におけるプラズマの密度と同程度に維持する。これにより、ウエハＷの全面に施されるプラズマエッチング処理の均一性を確保する。
【００４２】
サセプタ１２の内部には、例えば、円周方向に延在する環状の冷媒室２６（温調機構）が設けられる。この冷媒室２６には、チラーユニット（図示しない）から冷媒用配管２７を介して低温の冷媒、例えば、冷却水やガルデン（登録商標）が循環供給される。該低温の冷媒によって冷却されたサセプタ１２はウエハＷ及びフォーカスリング２５を冷却する。
【００４３】
静電チャック２３は、静電吸着しているウエハＷに向けて開口する複数の伝熱ガス供給孔２８を有する。これら複数の伝熱ガス供給孔２８は、伝熱ガス供給ライン２９を介して伝熱ガス供給部（図示しない）に接続され、該伝熱ガス供給部は伝熱ガスとしてのヘリウム（Ｈｅ）ガスを、伝熱ガス供給孔２８を介して吸着面及びウエハＷの裏面の間隙に供給する。吸着面及びウエハＷの裏面の間隙に供給されたヘリウムガスはウエハＷの熱をサセプタ１２に効果的に伝達する。
【００４４】
また、フォーカスリング２５はサセプタ１２の上部における段差と対向する面（以下、「サセプタ対向面」という。）４０に後述の伝熱シート３８を有する。伝熱シート３８は、サセプタ対向面４０及び上記段差（より具体的には、段差におけるフォーカスリング載置面３９）の間に生じる微小な隙間を埋めてフォーカスリング２５及びサセプタ１２の熱伝達効率を改善し、フォーカスリング２５の熱をサセプタ１２に効果的に伝達する。
【００４５】
チャンバ１１の天井部には、サセプタ１２と対向するようにシャワーヘッド３０が配置される。シャワーヘッド３０は、上部電極板３１と、該上部電極板３１を着脱可能に釣支するクーリングプレート３２と、該クーリングプレート３２を覆う蓋体３３とを有する。上部電極板３１は厚み方向に貫通する多数のガス孔３４を有する円板状部材からなり、半導電体であるシリコンによって構成される。また、クーリングプレート３２の内部にはバッファ室３５が設けられ、このバッファ室３５には処理ガス導入管３６が接続されている。
【００４６】
また、シャワーヘッド３０の上部電極板３１には直流電源３７が接続され、上部電極板３１へ負の直流電圧が印加される。このとき、上部電極板３１の電位は負の電位となり、該負の電位によって上部電極板３１に引き込まれた正イオンの衝突に起因して二次電子を放出し、処理室１５内部の電子密度が低下するのを防止する。
【００４７】
プラズマ処理装置１０では、処理ガス導入管３６からバッファ室３５へ供給された処理ガスがガス孔３４を介して処理室１５内部へ導入され、該導入された処理ガスは、第２の高周波電源２０からサセプタ１２を介して処理室１５内部へ印加されたプラズマ生成用の高周波電力によって励起されてプラズマとなる。該プラズマ中のイオンは、第１の高周波電源１８がサセプタ１２に印加するイオン引き込み用の高周波電力によってウエハＷに向けて引きこまれ、該ウエハＷにプラズマエッチング処理を施す。
【００４８】
上述したプラズマ処理装置１０の各構成部品の動作は、プラズマ処理装置１０が備える制御部（図示しない）のＣＰＵがプラズマエッチング処理に対応するプログラムに応じて制御する。
【００４９】
図２は、図１のプラズマ処理装置におけるフォーカスリング、伝熱シート及びフォーカスリング載置面の近傍の構成を概略的に示す拡大断面図である。
【００５０】
図２において、サセプタ１２の段差の平面部は、フォーカスリング２５が載置されて該フォーカスリング２５と接触するフォーカスリング載置面３９を構成する。フォーカスリング２５の伝熱シート３８は、フォーカスリング２５がフォーカスリング載置面３９に載置された際、フォーカスリング載置面３９と接触してサセプタ対向面４０及びフォーカスリング載置面３９の間に生じる微小な隙間を埋める。これにより、フォーカスリング２５及びサセプタ１２の熱伝達効率が改善されてフォーカスリング２５の熱がサセプタ１２に効果的に伝達され、その結果、フォーカスリング２５が冷却される。
【００５１】
ここで、フォーカスリング２５はサセプタ１２によって冷却されても２００℃近くまで温度が上昇するので、伝熱シート３８は耐熱性を有し且つ高温において形状を維持する必要がある。したがって、伝熱シート３８の基材として耐熱性の有機材料、例えば、シリコン成分を含む耐熱性の粘着剤やゴム（以下、「シリコン含有耐熱剤」という。）が用いられる。また、伝熱シート３８には多数の伝熱性フィラーが混入されており、伝熱性フィラーは伝熱シート３８中に分散している。伝熱性フィラーは、例えば、アルミナの粒状体からなり、伝熱シート３８の熱伝達率を改善する。なお、耐熱性の有機材料は耐熱性のエポキシであってもよく、プラズマエッチング処理の種類に応じて適切な有機材料が選択されるが、架橋していないゾル状でサセプタ対向面４０に塗布されてそのままゲル化、あるいは加熱により架橋構造が形成されてゲル化する有機材料が好ましい。
【００５２】
ところで、本発明者は、本実施の形態に係るフォーカスリングへの想到に先立ち、テストピースを用いて伝熱シートの付着防止実験を行った。
【００５３】
具体的には、まず、比較例１として、フォーカスリング２５に対応する部材としてシリコンウエハから切り出したテストピース４３と、サセプタ１２に対応する部材として表面にアルミナが溶射されたアルミ板からなるテストピース４４とを準備し、テストピース４３にゾル状のシリコン含有耐熱剤を塗布し、架橋反応によってゲル化させて疑似伝熱シートを形成し、該疑似伝熱シートを挟むようにテストピース４３及びテストピース４４を、６０℃の雰囲気中において５０ｇ／ｃｍ２の荷重の下、互いに密着させて１時間放置した。その後、テストピース４３及びテストピース４４を分離させてテストピース４３における疑似伝熱シートの残存状態（図３（Ａ））、及びテストピース４４における疑似伝熱シートの付着状態（図３（Ｂ））を確認した。なお、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）において、白抜き部分が疑似伝熱シートを表す。
【００５４】
また、上記擬似伝熱シートは次のように作製した。まず、ポリオルガノシロキサンとしてＸＥ１４−Ｂ８５３０（Ａ）（モメンティブパフォーマンスマテリアルズ製）とＸＥ１４−Ｂ８５３０（Ｂ）（モメンティブパフォーマンスマテリアルズ製）を用い、両者を重量比１：１で混合した液（この液を以下、「混合液Ａ」とする。）を調製した。続いて、混合液ＡにアルミナフィラーとしてＤＡＭ５（電気化学工業製：平均粒径５μｍ）を、混合液Ａ：アルミナフィラー＝６０：４０（体積比）となるように添加、さらに、架橋性ポリオルガノシロキサン系硬化剤であるＲＤ−１（東レ・ダウコーニングシリコーン製）を、混合液Ａとアルミナフィラーの重量の合計に対して０．０４重量％となるように添加し、良く攪拌した。こうして得られた液（この液を以下、「混合液Ｂ」とする。）をゾル状のシリコン含有耐熱剤とした。そして、この混合液Ｂをテストピース４３上に塗布し、１５０℃で３０時間加熱して架橋反応を起こさせることによってゲル化させて硬化体とし、擬似伝熱シートを形成させた。なお、当該擬似伝熱シート層の熱伝導率は、混合液Ｂのみを硬化させた試験片を用いてレーザーフラッシュ法で測定した結果、１．２Ｗ／ｍ・Ｋであった。また、硬化物のアスカーＣ硬度は、アスカーＣ硬度計を用いて測定したところ２５であった。さらに、硬化物の弾性率として、２５℃の貯蔵弾性率を動的粘弾性スペクトルを用いて測定したところ１．７ＭＰａであった。
【００５５】
次いで、実施例１として、比較例１とは別に、テストピース４３及びテストピース４４を準備し、テストピース４３に比較例１と同じゾル状のシリコン含有耐熱剤を塗布し、１５０℃で３０時間加熱してゲル化させて硬化体とし、疑似伝熱シートを形成した後、該疑似伝熱シートに紫外線を照射して疑似伝熱シートの表面に付着防止層を形成した。さらに、付着防止層がテストピース４４に当接するようにテストピース４３及びテストピース４４を、比較例１と同条件の下、互いに密着させて１時間放置した。その後、テストピース４３及びテストピース４４を分離させてテストピース４３における疑似伝熱シートの残存状態（図３（Ｃ））、及びテストピース４４における疑似伝熱シートの付着状態（図３（Ｄ））を確認した。なお、図３（Ｃ）及び図３（Ｄ）において、白抜き部分が疑似伝熱シートを表す。なお、上記の紫外線の照射条件としては、光源にＸｅタイプのエキシマランプ（ウシオ電機社製）を用いて波長１７２ｎｍの紫外線を照度１５ｍＷ／ｃｍ２で４００秒間に亘って照射した（積算照射量６０００ｍＪ／ｃｍ２）。
【００５６】
比較例１では３割程度の疑似伝熱シートがテストピース４３からテストピース４４へ転写してテストピース４４へ付着していたが、実施例１では殆どの疑似伝熱シートがテストピース４３からテストピース４４へ転写することなく、テストピース４４に疑似伝熱シートが殆ど付着しなかったことを確認した。すなわち、疑似伝熱シートに紫外線照射による硬化によって形成した付着防止層を設けることによって疑似伝熱シートの一部がテストピース４４へ付着するのを防止できることを確認した。
【００５７】
さらに、比較例２として、比較例１とは別に、テストピース４３及びテストピース４４を準備し、テストピース４３に比較例１と同じゾル状のシリコン含有耐熱剤を塗布し、１５０℃で３０時間加熱してゲル化させて硬化体とし、疑似伝熱シートを形成した後、該疑似伝熱シートに光源にＸｅタイプのエキシマランプ（ウシオ電機社製）を用いて波長１７２ｎｍの紫外線を、照度０．８ｍＷ／ｃｍ２で１０秒間に亘って照射して（積算照射量８ｍＪ／ｃｍ２）、疑似伝熱シート表面に紫外線処理層を形成させた。さらに、紫外線処理層がテストピース４４に当接するようにテストピース４３及びテストピース４４を、比較例１と同条件の下、互いに密着させて１時間放置した。その後、テストピース４３及びテストピース４４を分離させてテストピース４３における疑似伝熱シートの残存状態、及びテストピース４４における疑似伝熱シートの付着状態を確認した。
【００５８】
一方、比較例３として、比較例１とは別に、テストピース４３及びテストピース４４を準備し、テストピース４３に比較例１と同じゾル状のシリコン含有耐熱剤を塗布し、１５０℃で３０時間加熱してゲル化させて硬化体とし、疑似伝熱シートを形成した後、該疑似伝熱シートに光源にＸｅタイプのエキシマランプ（ウシオ電機社製）を用いて波長１７２ｎｍの紫外線を、照度２０００ｍＷ／ｃｍ２で１０００秒間に亘って照射して（積算照射量２００００００ｍＪ／ｃｍ２）、疑似伝熱シート表面に紫外線処理層を形成させた。さらに、紫外線処理層がテストピース４４に当接するようにテストピース４３及びテストピース４４を、比較例１と同条件の下、互いに密着させて１時間放置した。その後、テストピース４３及びテストピース４４を分離させてテストピース４３における疑似伝熱シートの残存状態、及びテストピース４４における疑似伝熱シートの付着状態を確認した。
【００５９】
比較例２では２割程度の疑似伝熱シートがテストピース４３からテストピース４４へ転写してテストピース４４へ付着していた。これは照射した紫外線の照度および照射量が少ないために、紫外線処理層の架橋密度が伝熱シートの大部分よりも十分には高くならず、このために付着防止機能が十分に発現せずに、結果として、疑似伝熱シートの一部がテストピース４４へ付着するのを防止できなかったと考えられた。また比較例３では７割程度の疑似伝熱シートがテストピース４３からテストピース４４へ転写してテストピース４４へ付着していた。これは照射した紫外線の照度および照射量が大きすぎて、紫外線処理領域の高分子鎖が切断されて低分子量化した結果、紫外線処理領域の架橋密度が伝熱シートの大部分よりも寧ろ低下してしまい、その結果、疑似伝熱シートの一部がテストピース４４へ一層付着するようになってしまったものと考えられた。すなわち、疑似伝熱シートに適切な照度および照射量の紫外線を照射することによって、架橋密度の高い架橋構造を有する付着防止層を設けることができ、これによって疑似伝熱シートの一部がテストピース４４へ付着するのを防止できることを確認した。
【００６０】
本実施の形態に係るフォーカスリングは上記知見に基づくものである。具体的に、本実施の形態では、伝熱シート３８のフォーカスリング載置面３９への付着を防止するために、伝熱シート３８はフォーカスリング載置面３９と接触する面（以下、「サセプタ接触面」という。）４１に形成された付着防止層４２を有する。
【００６１】
付着防止層４２は、サセプタ対向面４０に塗布された、多数の伝熱性フィラーが混入されたゾル状のシリコン含有耐熱剤を架橋反応によってゲル化させて硬化体とし、伝熱シート３８を形成した後、該伝熱シート３８のサセプタ接触面４１へ紫外線を照射して形成される。したがって、付着防止層４２は伝熱シート３８の一部からなる。
【００６２】
本実施の形態に係るフォーカスリング２５によれば、伝熱シート３８は、サセプタ接触面４１に紫外線照射によって形成された伝熱シート３８の一部からなる付着防止層４２を有するので、付着防止層４２がフォーカスリング載置面３９に付着することがなく、フォーカスリング２５をサセプタ１２から離脱させる際、伝熱シート３８の一部がフォーカスリング載置面３９に付着したまま残るのを防止することができる。
【００６３】
上述した伝熱シート３８では、サセプタ接触面４１側の一部が付着防止層４２へ変化するのみである。伝熱シートの大部分は架橋構造を形成してゲル化して硬化しているが、サセプタ接触面４１側の一部が変化して形成された付着防止層４２は、紫外線照射によって伝熱シートの大部分よりも架橋密度の高い架橋構造を形成している。したがって、伝熱シート３８は柔軟に変形することができ、もって、サセプタ対向面４０及びフォーカスリング載置面３９の間に生じる微小な隙間を確実に埋めることができる。また、付着防止層４２の形成に当たり、硬化剤等の異質物を伝熱シート３８へ混入する必要がないため、伝熱性が低下するのを防止することができる。
【００６４】
なお、伝熱シートの基材には、柔軟に変形するシートを得るには、シリコンを成分に含む耐熱性の粘着剤やゴムが好ましく、伝熱シートに混入される伝熱性フィラーは酸化物、窒化物または炭化物セラミックスフィラーが好ましい。さらにフィラーが上記耐熱性の粘着剤やゴム中に２５〜６０体積％で含有されていると、伝熱シートは全域に亘ってほぼ均一に熱を伝達することができ、その結果、フォーカスリング全体をほぼ均一に温度調整することができて、好ましい。
【００６５】
さらに、伝熱シートの熱伝導率は０．５〜５．０Ｗ／ｍ・Ｋの範囲にあると、載置台の温調機構によってフォーカスリングの温度がスムーズに調整することができる。特に、熱伝導率が１．０〜２．０Ｗ／ｍ・Ｋの範囲にあるときは、載置台の温調機構によってフォーカスリングの温度がスムーズに調整できるとともに、載置台におけるフォーカスリングとの接触面に存在するうねりや面粗さへの追随性も特に良好な伝熱シートが得られるので、さらに好ましい。
【００６６】
なお、本発明のシリコンを成分に含む耐熱性の粘着剤やゴムは、シリコンを含有するものであれば特に制限はないが、好ましくは主鎖骨格がシロキサンユニットから構成されるポリオルガノシロキサンであって、架橋反応を形成できる反応点を有するものが挙げられる。ポリオルガノシロキサンのなかでは熱硬化のものが好ましく、主材のポリオルガノシロキサンに加えて、硬化剤（架橋性ポリオルガノシロキサン）を用いることが好ましい。ポリオルガノシロキサンの繰り返し単位構造は、ジメチルシロキサンユニット、フェニルメチルシロキサンユニット、ジフェニルシロキサンユニット等が挙げられる。またビニル基、エポキシ基等の官能基を有する変性ポリオルガノシロキサンを用いてもよい。
【００６７】
上記のポリオルガノシロキサンは、フォーカスリングへの塗布のしやすさの点から、平均分子量が１００００以上５００００以下のポリオルガノシロキサンであると好ましく、またポリオルガノシロキサンの粘度は、粘度が５００〜１００００ｍＰａ・ｓであると好ましい。
【００６８】
また、伝熱シート中の伝熱性フィラーは酸化物、窒化物または炭化物セラミックスフィラーが好ましいが、具体的に例示すると、酸化物としてはアルミナ、マグネシア、酸化亜鉛、シリカ等、窒化物としては窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素等、炭化物としては炭化ケイ素等が挙げられる。当該セラミックスフィラーは球形の構造をもつものが好ましく、伝熱特性として形状に異方性があるものは伝熱特性を最大にするように配向させることが好ましい。この中で好ましいセラミックスフィラーとしては、アルミナ、酸化亜鉛、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素等が挙げられる。
【００６９】
さらに、伝熱フィラーを混入したシリコン含有耐熱剤のフォーカスリングへの塗布のしやすさの点で、伝熱性フィラーの平均粒径は１．５μｍ以上且つ４．５μｍ未満であると好ましい。また最大粒子径は８０μｍ以下が好ましく、２０μｍ以下であるとなお好ましい。加えて粒度分布は４．５μｍ以上且つ６．５μｍ未満、１．５μｍ以上且つ４．５μｍ未満及び０．３μｍ以上且つ０．８μｍ未満の粒度範囲に少なくとも２つの極大値を有することが好ましい。
【００７０】
さらに、伝熱性フィラーの含有率は、本発明においては伝熱シート中において２５〜６０体積％である。伝熱材の含有率が当該範囲内にあるとき、伝熱シートが載置台におけるフォーカスリングとの接触面が多少うねっていても確実に密着することができる程度に柔軟であり、かつ熱伝導性も伝熱シートの全域に亘ってほぼ均一に、むら無く熱を伝達することができるようになる。
【００７１】
また、本発明の伝熱シートは柔軟に変形するものであるが、伝熱シートの柔軟性については、例えば硬度や弾性率によって表すことができる。本発明の伝熱シートは、硬度としてアスカーＣ硬度が３〜６０にあると、あるいは弾性率として２５℃の貯蔵弾性率が０．５〜１０の範囲にあると、サセプタ対向面４０及びフォーカスリング載置面３９の間に生じる微小な隙間を確実に埋めることができる程度に柔軟であるため、好ましい。
【００７２】
さらに、付着防止層４２を形成させる際の紫外線照射の条件は、波長１２０ｎｍ〜４００ｎｍの紫外線を、照度１ｍＷ／ｃｍ２〜１０００ｍＷ／ｃｍ２の範囲で積算照射量１０ｍＪ／ｃｍ２〜１００００００ｍＪ／ｃｍ２の範囲になるように照射するのが好ましい。また、紫外線照射に用いる光源としては波長１２０ｎｍ〜４００ｎｍの紫外線を発光するものであれば特に制限はなく用いられ、例えば、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、キセノンランプ、メタルハライドランプ、エキシマランプ、ＬＥＤ、レーザーダイオード等を用いることが可能である。なかでも、光源としてエキシマランプ、特にＸｅガス（波長１７２ｎｍ）やＫｒ２ガス（波長１４６ｎｍ）等を充填したエキシマランプを用いて、波長１４０ｎｍ〜１８０ｎｍの紫外線を、照度３ｍＷ／ｃｍ２〜１００ｍＷ／ｃｍ２の範囲で積算照射量４００ｍＪ／ｃｍ２〜１００００ｍＪ／ｃｍ２の範囲になるように照射すると、付着防止層の付着防止効果が特に大きくなるので、好ましい。
【００７３】
なお、伝熱シートには紫外線硬化を起こさせる光開始剤などの添加剤を必ずしも配合する必要はない。特に伝熱シートの基材として、主鎖骨格がシロキサンユニットから構成されるポリオルガノシロキサンであって、架橋反応を形成できる反応点としてビニル基とハイドロシリル基を有する付加反応型のシリコンを用いるときは、光開始剤等の紫外線硬化を起こさせる添加剤は配合する必要はなく、これがなくても紫外線照射により付着防止層４２を形成させることができる。
【００７４】
次に、本発明の第２の実施の形態に係るフォーカスリングについて説明する。
【００７５】
本実施の形態は、その構成、作用が上述した第１の実施の形態と基本的に同じであるので、重複した構成、作用については説明を省略し、以下に異なる構成、作用についての説明を行う。
【００７６】
図４は、本実施の形態に係るフォーカスリング、伝熱シート及びフォーカスリング載置面の近傍の構成を概略的に示す拡大断面図である。
【００７７】
図４において、フォーカスリング２５はサセプタ対向面４０に、耐熱性の有機材料を基材とする伝熱シート４５を有する。伝熱シート４５は環状のフォーカスリング２５のサセプタ対向面４０に形成されるために環状を呈する。
【００７８】
ところで、本発明者は、本実施の形態に係るフォーカスリングへの想到に先立ち、テストピースを用いて伝熱シートの付着防止実験を行った。
【００７９】
具体的には、まず、比較例４として、フォーカスリング２５に対応する部材としてシリコンウエハから切り出したテストピース４８と、サセプタ１２に対応する部材として表面にアルミナが溶射されたアルミ板からなるテストピース４９とを準備し、テストピース４８へ、比較例１と同様に疑似伝熱シートを形成し、該疑似伝熱シートを挟むようにテストピース４８及びテストピース４９を、比較例１と同条件の下、互いに密着させて１時間放置した。その後、テストピース４８及びテストピース４９を分離させてテストピース４８における疑似伝熱シートの残存状態（図５（Ａ））、及びテストピース４９における疑似伝熱シートの付着状態（図５（Ｂ））を確認した。なお、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）において、白抜き部分が疑似伝熱シートを表す。
【００８０】
次いで、実施例２として、比較例４とは別に、テストピース４８及びテストピース４９を準備し、テストピース４８へ、実施例１と同様に疑似伝熱シートを形成した後、該疑似伝熱シートの表面に、電気化学工業株式会社製のスプレー方式の窒化硼素潤滑剤（製品名：ボロンスプレー）を用いて、多数の窒化硼素（Boron Nitride）粒状体を噴霧によって吹き付けて該表面に多数の窒化硼素粒状体からなる付着防止層を形成した。さらに、付着防止層がテストピース４９に当接するようにテストピース４８及びテストピース４９を、比較例１と同条件の下、互いに密着させて１時間放置した。その後、テストピース４８及びテストピース４９を分離させてテストピース４８における疑似伝熱シートの残存状態（図５（Ｃ））、及びテストピース４９における疑似伝熱シートの付着状態（図５（Ｄ））を確認した。なお、図５（Ｃ）及び図５（Ｄ）において、白抜き部分が疑似伝熱シートを表す。
【００８１】
比較例４では８割程度の疑似伝熱シートがテストピース４８からテストピース４９へ転写してテストピース４９へ付着していたが、実施例２では疑似伝熱シートがテストピース４８からテストピース４９へ全く転写することなく、テストピース４９に疑似伝熱シートが全く付着しなかったことを確認した。すなわち、疑似伝熱シートに多数の窒化硼素粒状体からなる付着防止層を設けることによって疑似伝熱シートの一部がテストピース４９へ付着するのを防止できることを確認した。
【００８２】
また、比較例５として、テストピース４８及びテストピース４９を準備し、テストピース４８へ、実施例１と同様に疑似伝熱シートを形成した後、該疑似伝熱シートの表面に球状アルミナ粉末（平均粒子径１０μｍ）をイソプロパノールを分散させた液（液中の球状アルミナ濃度：２０質量％）を刷毛で塗布した後、イソプロパノールを乾燥させて該表面に多数の球状アルミナが付着した層を形成させた。さらに、この球状アルミナ層がテストピース４９に当接するようにテストピース４８及びテストピース４９を、比較例１と同条件の下、互いに密着させて１時間放置した。その後、テストピース４８及びテストピース４９を分離させてテストピース４８における疑似伝熱シートの残存状態、及びテストピース４９における疑似伝熱シートの付着状態を確認した。その結果、５割程度の疑似伝熱シートがテストピース４８からテストピース４９へ転写してテストピース４９へ付着していることを確認した。すなわち、疑似伝熱シートに多数の球状アルミナ層を設けても、疑似伝熱シートの一部がテストピース４９へ付着するのを防止できず、付着防止層は、層間剥離しやすい剥離性伝熱粒状体から形成されていることが重要であることが確認された。
【００８３】
本実施の形態に係るフォーカスリングは上記知見に基づくものである。具体的に、本実施の形態では、伝熱シート４５のフォーカスリング載置面３９への付着を防止するために、伝熱シート４５はサセプタ接触面４６に形成された付着防止層４７を有する。付着防止層４７は、サセプタ対向面４０に形成された伝熱シート４５のサセプタ接触面４６に分布する多数の窒化硼素粒状体（図４中「○」で示す。）からなる。
【００８４】
ところで、フォーカスリング２５は、通常、プラズマエッチング処理を繰り返す毎に微量ずつ消耗し、プラズマエッチング処理の累積時間が５００時間を超えると交換される。
【００８５】
図６は、累積５００時間のプラズマエッチング処理を経験したフォーカスリングの断面図である。
【００８６】
図６において、フォーカスリング２５は、破線で示されるように、各角部が消耗している。特に、サセプタ対向面４０では、プラズマによってフォーカスリング２５の内周から外周への径方向に沿って該内周から約１ｍｍ以内の範囲（図中「Ｌ１」で示す。）が消耗し、且つフォーカスリング２５の外周から内周への径方向に沿って該外周から約１ｍｍ以内の範囲（図中「Ｌ２」で示す。）が消耗する。そのため、範囲Ｌ１や範囲Ｌ２に付着防止層４７が形成された場合、プラズマによって付着防止層４７が破壊されて窒化硼素粒状体がチャンバ１１内に飛散する虞がある。
【００８７】
そこで、本実施の形態では、付着防止層４７を伝熱シート４５のサセプタ接触面４６の全面に亘って形成しない。具体的には、サセプタ接触面４６において伝熱シート４５の内周から外周への径方向に沿って該内周から１ｍｍ以内の範囲（図４中の「範囲ｔ１」）、及び伝熱シート４５の外周から内周への径方向に沿って該外周から１ｍｍ以内の範囲（図４中の「範囲ｔ２」）には付着防止層４７を形成しない。
【００８８】
なお、フォーカスリング２５においてプラズマエッチング処理によって激しく消耗するのは内周側なので、付着防止層４７を範囲ｔ１に形成しないだけでも、窒化硼素粒状体の飛散防止に関して相応の効果がある。したがって、付着防止層４７を範囲ｔ１に形成しないだけであってもよい。
【００８９】
また、フォーカスリング載置面３９と実質的に接触するのは付着防止層４７のみであり、伝熱シート４５のサセプタ接触面４６の全てが接触する訳ではないので、付着防止層４７のフォーカスリング載置面３９に対する接触面積が小さいと、フォーカスリング２５の熱がサセプタ１２へ効率良く伝達されず、フォーカスリング２５をサセプタ１２の冷媒室２６を流れる冷媒によって温調するのが困難となる。フォーカスリング２５の温調が困難となると、フォーカスリング２５の温度が上昇してウエハＷの周縁部の温度も上昇し、該周縁部のエッチングレートが他の部位のエッチングレートに比べて変化する。
【００９０】
本発明者は、サセプタ接触面４６の内周から外周への径方向に関する付着防止層４７の幅を変更しながら、プラズマ処理装置１０によってウエハＷの周縁部のエッチングレートの変化代を確認したところ、付着防止層４７の上記幅が、上記径方向に関するサセプタ接触面４６の幅の５０％以上であれば、ウエハＷの周縁部のエッチングレートが他の部位のエッチングレートと比べても変化しないことを確認した。
【００９１】
そこで、本実施の形態では、サセプタ接触面４６の内周から外周への径方向に関する付着防止層４７の幅（図４中のｔ３）は、上記径方向に関するサセプタ接触面４６の幅（図４中のｔ４）の５０％以上に設定される。
【００９２】
また、本発明者は、伝熱シート４５のサセプタ接触面４６に付着防止層４７が形成されることによって伝熱シート４５の熱抵抗が変化するか否かについて確認を行った。具体的には、上述した実施例２において、疑似伝熱シートの膜厚が異なる４枚のテストピース４８を準備し、電気化学工業株式会社製のスプレー方式の窒化硼素潤滑剤（製品名：ボロンスプレー）を用いて、各疑似伝熱シートの表面に多数の窒化硼素粒状体からなる付着防止層を形成し、付着防止層がテストピース４９に当接するようにテストピース４８及びテストピース４９を互いに密着させてテストピース４８からテストピース４９への熱抵抗、すなわち、付着防止層が形成された疑似伝熱シートの熱抵抗を測定し、その結果を図７のグラフに「□」で示した。
【００９３】
また、上述した比較例４において、疑似伝熱シートの膜厚が異なる４枚のテストピース４８を準備し、各疑似伝熱シートの表面に付着防止層を形成することなく、疑似伝熱シートがテストピース４９に当接するようにテストピース４８及びテストピース４９を互いに密着させてテストピース４８からテストピース４９への熱抵抗、すなわち、付着防止層が形成されていない疑似伝熱シートの熱抵抗を測定し、その結果を図７のグラフに「◇」で示した。
【００９４】
図７のグラフに示すように、付着防止層の有無によって疑似伝熱シートの熱抵抗が変化しないことが分かった。すなわち、付着防止層４７がサセプタ接触面４６に形成されていても伝熱シート４５の熱抵抗は変化せず、フォーカスリング２５の温調が困難にならないことが分かった。
【００９５】
本実施の形態では、付着防止層４７を多数の窒化硼素粒状体によって形成する。窒化硼素の結晶構造では、層同士が弱いファンデルワールス力で結合しているだけであるため、結晶構造において層間剥離が発生しやすく、該層間剥離が高い剥離性を実現する。窒化硼素の他、黒鉛（グラファイト）も窒化硼素と類似の結構構造を有するため、高い剥離性を実現する。したがって、付着防止層４７を多数の黒鉛粒状体によって形成してもよい。窒化硼素及び黒鉛は非金属であるため、例え、チャンバ１１内に飛散したとしても金属汚染を起こすことがなく、ウエハＷから製造される半導体デバイスに深刻なダメージを与えることがない。
【００９６】
伝熱性の良い粒状体としてアルミナの粒状体を用いることができるが、アルミナは結晶構造において層間剥離を起こしにくいので、高い剥離性を実現することができない。また、結晶構造において層間剥離を起こさずに高い剥離性を有するものは、通常、他の材料との密着性が悪いため、伝熱性が低い。すなわち、高い剥離性を有し且つ伝熱性が高い代表的な材料は窒化硼素及び黒鉛であり、窒化硼素及び黒鉛が付着防止層４７の構成材料として最適である。
【００９７】
また、付着防止層４７に用いられる窒化硼素粒状体の粒径は、平均径が１μｍ〜２０μｍの範囲にあるものであり、付着防止層４７の厚さは、窒化硼素が結晶構造において層間剥離を起こすことが可能な程度の厚さより大きければよい。特に、最大粒子径が１５μｍ以下であると好ましく、１０μｍ以下であるとなお好ましい。
【００９８】
本実施の形態に係るフォーカスリング２５によれば、付着防止層４７は伝熱シート４５のサセプタ接触面４６に分布する多数の窒化硼素粒状体からなるので、フォーカスリング２５をサセプタ１２から離脱させる際、伝熱シート４５とフォーカスリング載置面３９との剥離を促進することができ、もって、伝熱シート４５の一部がフォーカスリング載置面３９に付着したまま残るのを確実に防止することができる。
【００９９】
上述したフォーカスリング２５では、少なくとも環状の伝熱シート４５の範囲ｔ１に付着防止層４７が形成されないので、付着防止層４７がプラズマに晒されることがなく、もって、窒化硼素粒状体のチャンバ１１内への飛散を防止することができる。
【０１００】
また、上述したフォーカスリング２５では、サセプタ接触面４６の内周から外周への径方向に関する付着防止層４７の幅（図４中のｔ３）が、上記径方向に関するサセプタ接触面４６の幅（図４中のｔ４）の５０％以上に設定される。これにより、フォーカスリング２５の熱をサセプタ１２へ効率良く伝達することができ、もって、フォーカスリング２５をサセプタ１２の冷媒室２６を流れる冷媒によって温調することができる。
【０１０１】
上述したフォーカスリング２５では、多数の窒化硼素粒状体がサセプタ接触面４６に噴霧によって吹き付けられるので、伝熱シート４５のサセプタ接触面４６において窒化硼素粒状体が偏在するのを防止することができるとともに、付着防止層４７を容易に形成することができる。
【０１０２】
次に、本発明の第３の実施の形態に係るフォーカスリングについて説明する。
【０１０３】
本実施の形態は、その構成、作用が上述した第２の実施の形態と基本的に同じであり、付着防止膜の形成方法が異なるのみであるので、重複した構成、作用については説明を省略し、以下に異なる構成、作用についての説明を行う。
【０１０４】
図８は、本実施の形態に係るフォーカスリング、伝熱シート及びフォーカスリング載置面の近傍の構成を概略的に示す拡大断面図である。
【０１０５】
図８において、フォーカスリング２５はサセプタ対向面４０に、耐熱性の有機材料を基材とする伝熱シート４５を有し、該伝熱シート４５はサセプタ接触面４６に形成された付着防止層５０を有する。付着防止層５０は伝熱シート４５のサセプタ接触面４６に分布する多数の窒化硼素粒状体（図８中「○」で示す。）からなる。
【０１０６】
付着防止層５０は、付着防止層４７と異なり、噴霧を用いた吹き付けによって形成されるのではなく、後述するようにスクリーン印刷を用いた塗布によって形成される。  
【０１０７】
図９は、本実施の形態に係るフォーカスリングが有する伝熱シート及び付着防止膜の形成方法を説明するための工程図である。
【０１０８】
図９において、まず、フォーカスリング２５をサセプタ対向面４０が上方を向くように配置し（図９（Ａ））、架橋していないゾル状のシリコン含有耐熱剤に多数の伝熱性フィラーが混入されたペーストをサセプタ対向面４０の全面へ均一な厚さ、例えば、４０μｍ〜８０μｍのいずれかでスクリーン印刷によって塗布し、該ペーストを架橋反応によってゲル化させ硬化体とし、伝熱シート４５を形成する（図９（Ｂ））。なお、架橋していないゾル状のシリコン含有耐熱剤に多数の伝熱性フィラーが混入されたペーストとしては、例えば、ポリオルガノシロキサンとしてＸＥ１４−Ｂ８５３０（Ａ）（モメンティブパフォーマンスマテリアルズ製）とＸＥ１４−Ｂ８５３０（Ｂ）（モメンティブパフォーマンスマテリアルズ製）を用い、両者を重量比１：１で混合した液（この液を以下、「混合液Ａ」とする。）にアルミナフィラーとしてＤＡＭ５（電気化学工業製：平均粒径５μｍ）を、混合液Ａ：アルミナフィラー＝６０：４０（体積比）となるように添加、さらに、架橋性ポリオルガノシロキサン系硬化剤であるＲＤ−１（東レ・ダウコーニングシリコーン製）を、混合液Ａとアルミナフィラーの重量の合計に対して０．０４重量％となるように添加し、良く攪拌して得られた液（この液を以下、「混合液Ｂ」とする。）を用いればよい。この混合液Ｂをスクリーン印刷（例えば、ミノグループ社製のスベチアＳＭという名称の装置を用いるのが好ましい。）で塗布し、１５０℃で３０時間加熱して架橋反応を起こさせてゲル化させ硬化体とし、伝熱シートを形成させることができる。
【０１０９】
次いで、架橋していないゾル状のシリコン含有耐熱剤（硬化性材料）に多数の窒化硼素粒状体（図９（Ｃ）中「○」で示す。）を混入したペーストを伝熱シート４５のサセプタ接触面４６の全面へ均一な厚さ、例えば、約２０μｍでスクリーン印刷によって塗布し、該ペーストを架橋反応によってゲル化させ硬化体とし、付着防止層５０を形成する（図９（Ｃ））。なお、架橋していないゾル状のシリコン含有耐熱剤に多数の窒化硼素粒状体を混入したペーストとしては、例えば、ポリオルガノシロキサンとしてＸＥ１４−Ｂ８５３０（Ａ）（モメンティブパフォーマンスマテリアルズ製）とＸＥ１４−Ｂ８５３０（Ｂ）（モメンティブパフォーマンスマテリアルズ製）を用い、両者を重量比１：１で混合した液（この液を以下、「混合液Ｃ」とする。）に窒化硼素粒状体としてＳＰ−２（電気化学工業製デンカボロンナイトライド：平均粒径３μｍ）を、混合液Ｃ：窒化硼素粒状体＝４０：６０（体積比）となるように添加、さらに架橋性ポリオルガノシロキサン系硬化剤であるＲＤ−１（東レ・ダウコーニングシリコーン製）を、混合液Ｃと窒化硼素粒状体の重量の合計に対して０．０４重量％となるように添加し、良く攪拌して得られた液（この液を以下、「混合液Ｄ」とする。）を用いればよい。この混合液Ｄをスクリーン印刷（例えば、ミノグループ社製のスベチアＳＭという名称の装置を用いるのが好ましい。）で塗布し、１５０℃で３０時間加熱して架橋反応を起こさせてゲル化させ硬化体とし、付着防止層を形成させることができる。
【０１１０】
本実施の形態に係るフォーカスリング２５によれば、スクリーン印刷を用いて多数の窒化硼素粒状体を混入したペーストを伝熱シート４５のサセプタ接触面４６へ塗布することによって付着防止層５０を形成するので、該付着防止層５０を容易に形成することができる。
【０１１１】
本実施の形態では、上述した付着防止層５０がサセプタ接触面４６の全面に亘って形成されたが、スクリーン印刷を用いて付着防止層を形成するので、サセプタ接触面４６において所望の形状の付着防止層を容易に形成することができる。
【０１１２】
なお、スクリーン印刷を用いて付着防止層を形成する方法の他に、多数の窒化硼素粒状体を混入したペーストをハケ等の塗布治具によって伝熱シートのサセプタ接触面に塗り拡げる方法によって付着防止層を形成しても構わない。このとき多数の窒化硼素粒状体を混入したペーストは、メタノール、エタノール、イソプロパノール等のアルコールを初めとする有機溶媒に窒化硼素粒状体を分散させたペースト、有機溶媒に架橋席を有するポリオルガノシロキサン等のゾル状のシリコン含有耐熱剤を溶解させた液に窒化硼素粒状体を分散させたペースト等であって構わない。
【０１１３】
図１０は、本実施の形態に係るフォーカスリングが有する伝熱シート及び付着防止膜の形成方法の変形例を説明するための工程図である。
【０１１４】
図１０において、まず、フォーカスリング２５をサセプタ対向面４０が上方を向くように配置し（図１０（Ａ））、架橋していないゾル状のシリコン含有耐熱剤に多数の伝熱性フィラーが混入されたペーストをサセプタ対向面４０の全面へ均一な厚さ、例えば、４０μｍ〜８０μｍのいずれかで塗布する。このとき、スクリーン印刷により、サセプタ対向面４０の内周から外周への径方向に沿って該内周から１ｍｍ以内の範囲（図１０（Ｂ）中の「範囲ｔ１」）、且つサセプタ対向面４０の外周から内周への径方向に沿って該外周から１ｍｍ以内の範囲（図１０（Ｂ）中の「範囲ｔ２」）に伝熱シート４５が形成されないようにペーストを塗布する。その後、該ペーストを架橋反応によってゲル化させ硬化体とし、伝熱シート５１を形成する（図１０（Ｂ））。
【０１１５】
次いで、架橋していないゾル状のシリコン含有耐熱剤に多数の窒化硼素粒状体（図１０（Ｃ）中「○」で示す。）を混入したペーストを伝熱シート５１のサセプタ接触面５２の全面へ均一な厚さ、例えば、約２０μｍでスクリーン印刷によって塗布し、該ペーストを架橋反応によってゲル化させ硬化体とし、付着防止層５３を形成する（図１０（Ｃ））。
【０１１６】
次いで、架橋していないゾル状のシリコン含有耐熱剤に多数の伝熱性フィラーが混入されたペーストをスクリーン印刷によってサセプタ対向面４０の範囲ｔ１へ均一な厚さ、例えば、約８０μｍで塗布し、該ペーストを架橋反応によってゲル化させて伝熱シート５４を形成する（図１０（Ｄ））。その後、ゾル状のシリコン含有耐熱剤に多数の伝熱性フィラーが混入されたペーストをスクリーン印刷によってサセプタ対向面４０の範囲ｔ２へ均一な厚さ、例えば、約８０μｍで塗布し、該ペーストを架橋反応によってゲル化させ硬化体とし、伝熱シート５５を形成する（図１０（Ｅ））。
【０１１７】
図１０の伝熱シート及び付着防止膜の形成方法によれば、伝熱シート５１，５４及び５５並びに付着防止層５３をスクリーン印刷によって形成するので、サセプタ対向面４０の内周から外周への径方向に沿って該内周から１ｍｍ以内の範囲、及びサセプタ対向面４０の外周から内周への径方向に沿って該外周から１ｍｍ以内の範囲に付着防止層５３が形成されないように、伝熱シート５１，５４及び５５並びに付着防止層５３を容易に形成することができる。
【０１１８】
次に、本発明の第４の実施の形態に係るフォーカスリングについて説明する。
【０１１９】
本実施の形態は、その構成、作用が上述した第１の実施の形態と基本的に同じであり、付着防止膜の構造及びその形成方法が異なるのみであるので、重複した構成、作用については説明を省略し、以下に異なる構成、作用についての説明を行う。
【０１２０】
図１１は、本実施の形態に係るフォーカスリング、伝熱シート及びフォーカスリング載置面の近傍の構成を概略的に示す拡大断面図である。
【０１２１】
図１１において、フォーカスリング２５はサセプタ対向面４０に、耐熱性の有機材料を基材とする伝熱シート５６を有し、該伝熱シート５６はフォーカスリング載置面３９側に形成された付着防止層５７を有する。付着防止層５７は、多数の窒化硼素粒状体（図１１中「○」で示す。）を含む、紫外線によって硬化された伝熱シート５６のフォーカスリング載置面３９側の一部からなる。
【０１２２】
図１２は、本実施の形態に係るフォーカスリングが有する伝熱シート及び付着防止膜の形成方法を説明するための工程図である。
【０１２３】
図１２において、まず、フォーカスリング２５をサセプタ対向面４０が上方を向くように配置し（図１２（Ａ））、架橋していないゾル状のシリコン含有耐熱剤に多数の伝熱性フィラーが混入されたペーストをサセプタ対向面４０の全面へ均一な厚さ、例えば、約８０μｍでスクリーン印刷によって膜状に塗布する（図１２（Ｂ））。
【０１２４】
次いで、塗布された膜状のペースト５８を架橋反応によってゲル化させて硬化体とする前に、該膜状のペースト５８の上面（フォーカスリング載置面３９側の面）へ多数の窒化硼素粒状体（図１２（Ｃ）中「○」で示す。）を噴霧によって吹き付ける（図１２（Ｃ））。該吹き付けられた各窒化硼素粒状体は自重によって膜状のペースト５８内へ沈み、フォーカスリング載置面３９側の面の近傍に留まる（図１２（Ｄ））。
【０１２５】
次いで、膜状のペースト５８を架橋反応によってゲル化させ硬化体とし、伝熱シート５６を形成し（図１２（Ｅ））、該伝熱シート５６の上面（フォーカスリング載置面３９側の面）へ紫外線を照射して、伝熱シート５６の多数の窒化硼素粒状体を含むフォーカスリング載置面３９側の一部を硬化させて付着防止層５７を形成する（図１２（Ｆ））。
【０１２６】
本実施の形態に係るフォーカスリング２５によれば、付着防止層５７は、伝熱シート５６の多数の窒化硼素粒状体を含む、紫外線によって硬化されたフォーカスリング載置面３９側の一部からなるので、伝熱シート５６がフォーカスリング載置面３９に付着することがなく、フォーカスリング２５をサセプタ１２から離脱させる際、伝熱シート５６の一部がフォーカスリング載置面３９に付着したまま残るのを防止することができる。また、多数の窒化硼素粒状体が硬化された伝熱シート５６に含まれるため、各窒化硼素粒状体は伝熱シート５６で堅固に保持される。したがって、窒化硼素粒状体の飛散を防止することができ、もって、ウエハＷに窒化硼素粒状体が異物として付着するのを防止することができる。
【０１２７】
なお、図１２の形成方法では、多数の窒化硼素粒状体を膜状のペースト５８のフォーカスリング載置面３９側の全面に亘って分布させたが、多数の窒化硼素粒状体は上記全面に亘って分布させる必要はなく、例えば、第２の実施の形態における付着防止層４７と同様に、サセプタ対向面４０の内周近傍や外周近傍に該窒化硼素粒状体が分布しないように、多数の窒化硼素粒状体をフォーカスリング載置面３９側の面に分布させてもよい。
【０１２８】
なお、上述した各実施の形態においてプラズマエッチング処理が施される基板は半導体デバイス用のウエハに限られず、ＬＣＤ（Liquid  Crystal  Display）等を含むＦＰＤ（Flat  Panel  Display）等に用いる各種基板や、フォトマスク、ＣＤ基板、プリント基板等であってもよい。
【符号の説明】
【０１２９】
Ｗ  ウエハ
１１  チャンバ
１２  サセプタ
２５  フォーカスリング
３８，４５，５１，５６  伝熱シート
３９  フォーカスリング載置面
４０  サセプタ対向面
４１，４６，５２  サセプタ接触面
４２，４７，５０，５３，５７  付着防止層
【図１】
0005619486.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0005619486.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0005619486.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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